DE2532448B2 - UV-Flammenwächter, insbesondere zur Überwachung von öl- und Gasbrennerflammen, mit unabhängigem Generator- und Triggerkreis - Google Patents

Description

genau anpassen, wobei auch eine nachträgliche Anpassung bei im Verlaufe des Betriebes des Flammenwächters sich ändernder Charakteristik des Triggerkreises möglich ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert

Dabei zeigt die aus einer Figur bestehende Zeichnung in schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flammenwächters.

Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die UV-Schaltröhre (ultraviolettempfindliche Photozelle) mit einer Elektrode an der negativen (Erdpotential) und mit der anderen Elektrode über Widerstände R2 und A₃ an der positiven Spannungsquel-Ie. Bei Leitendwerden der UV-Schaltröhre UV-R durch UV-Einstrahlung ergibt sich eine Kippschwingung (Sägezahnkurve), deren Frequenz im wesentlichen durch den Widerstand R3 und die parallel zum Widerstand R3 liegenden, in Reihe als kapazitiver Spannungsteiler geschalteten Kondensatoren C₃' und C₃" (Generatorkreiskondensator) bestimmt wird, während der Widerstand /?? in Verbindung mit dem Innenwiderstand der UV-Schaltröhre UV-R die Amplitude der unter UV-Einwirkung erzeugten Kippschwingung definiert. Nach Leitendwerden der UV-Schaltröhre durch UV-Einstrahlung wird der aus den Kondensatoren C₃' und C₃" bestehende Generatorkreiskondensator mit einer Spannung aufgeladen, die sich aus dem Spannungsteilerverhältnis der Reihenschaltung UV-Schaltröhre/Widerstände A₂ und K₃ ergibt. Die Ladespannung am Generatorkreiskondensator C₃', C₃" läßt das Potential an der UV-Schaltröhre sinken, so daß die Röhre bei Unterschreiten der Brennspannung in den nichtleitenden Zustand übergeht. Während der nun folgenden Löschphase wird die im Generatorkreiskondensator, also im kapazitiven Spannungsteiler C₃', C₃", gespeicherte elektrische Ladung über den Widerstand R₃ gegen » + « abgeführt. Dabei entsteht ein Stromfluß durch die in Reihe liegenden Kondensatoren C₃', C₃". Der mit den Dioden D₃ und D₄ verbundene Mittelpunkt der Kondensatoren C₃', C₃" gelangt hierdurch auf ein gegenüber » + « positiveres Potential. Hierdurch fließt ein Strom vom Mittelpunkt über die Diode D₄ zum Integrationskondensator C₆. Der Integrationskondensator Q, liefert die Gleichspannung zur Ansteuerung des Thyristors mittels des Triggerkreises, der weiter unten noch im einzelnen beschrieben wird.

Ist das zum Zünden der UV-Schaltröhre UV-R notwendige Spannungspotential wieder erreicht, so zündet die UV-Röhre erneut, wenn UV-Einstrahlung vorliegt. Die durch den vorstehend beschriebenen Generatorkreis erzeugte Sägezahnspannung wirr¹ durch die Dioden D₃ und D₄ gleichgerichtet und im Integrationskondensator Cf, gespeichert.

Dem aus der UV-Röhre UV-R, den Widerständen R₂ und A3, dem Generatorlcreiskondensator C₃', C₃" und der Diode Ch bestehenden Generatorkreis ist der hiervon vollständig unabhängige Triggsrkreis nachgeschaltet, der durch den Widerstand Rf_n den Speicherkondensator Ca sowie eine Triggerdiode Ds definiert ist und zur Ansteuerung des Thyristors Th dient. Die Frequenz des Generatorkreises sowie dessen Zeitkonstante sind mittels des kapazitiven Spannungsteilers C₃', C₃" auf optimale Ausbeute und Empfindlichkeit der UV-Röhre UV-R optimiert, während die Charakteristiken des Triggerkreises auf optimale Thyristoransteuerung abgestimmt sind. Die Zündfolgefrequenz des Thyristors Th wird also in keiner Weise von den Charakteristiken des die UV-Schaltröhre UV-R enthaltenden Generatorkreiseis beeinflußt, sondern hängt lediglieh von den Charakteristiken des Triggerkreises einschließlich der Zünd- und Löschspannung der Triggerdiode Ds ab. Der Thyristor Th arbeitet auf ein Gleichstrom-Flammenwächterrelais RE mit parallelgeschaltetem Siebkondensator Q und einem Vorwiderstand RVzur Begrenzung des Einschaltstromes.

Bis auf den Integrationskondensator C₆, den Widerstand Rt und den kapazitiven Spannungsteiler C₃', C₃" stimmt die vorstehend beschriebene Schaltung mit der beim Hauptpatent vorgesehenen Schaltungsanordnung überein. Im Gegensatz zu dem Generatorkreiskondensator C₃ beim Hauptpatent ist aber erfindungsgemäß der kapazitive Spannungsteiler vorgesehen, der aus den beiden Kondensatoren C₃' sowie C₃" besteht. Der durch die Kondensatoren C₃' und C₃" gebildete kapazitive Spannungsteiler, der gleichzeitig frequenzbestimmender Kondensator der im Generatorkreis erzeugten Sägezahnspannung ist, ermöglicht eine genaue Anpassung der Kenndaten der UV-Schaltröhre an die Ansteuerschaltung des Thyristors Th, also an den Triggerkreis. Ein weiterer Unterschied zur Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent besteht darin, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die im Generatorkreiskondensator C₃', C3" gespeicherte elektrische Ladung nicht direkt dem Speicherkondensator C₄, sondern zunächst dem als Zwischenspeicher dienenden Integrationskondensator C₆ zugeführt wird. Hierdurch ist es möglich, ein Abfallen des Relais REbe\ im Millisekundenbereich liegendem Ausfall der UV-Strahlung, wie er eventuell bei stark pulsierenden Brennerflammen auftreten kann, zu vermeiden. Die Zündfrequenz des Thyristors Th wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel natürlich durch den Widerstand R_b, den Speicherkondensator C₄ und die Kenndaten der Triggerdiode D₅ bestimmt. Der Thyristor seinerseits steuert das Relais RE, wobei der Vorwiderstand RV natürlich auch zwischen dem Thyristor und dem Relais vorgesehen sein könnte, dem wiederum der Siebkondensator C₅ parallelgeschaltet ist. Im übrigen arbeitet die gezeigte Schaltungsanordnung wie beim Flammenwächter nach dem Hauptpatent.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Optisch wirkender Flammenwächter mit einer UV-empfindlichen Schaltröhre, die bei UV-Bestrahlung einen ein Flammenwächterrelais steuernden ϊ Glimmstrom führt, insbesondere zur Überwachung von öl- oder Gasbrennerflainmen, wobei die mit Gleichspannung betriebene Schaltröhre das Relais über einen in dessen Stromkreis liegenden elektronischen Schalter steuert und Glied eines eine einen iu Triggerkreis speisende Sägezahnspannung liefernden Detektorkreises ist, der ein hinsichtlich Spannung und Frequenz auf maximale Empfindlichkeit und Ausbeute der Schaltröhre eingestellter selbsterregter, eine vom Betriebszustand der Schaltröhre in ι "> Amplitude und Frequenz abhängige Sägezahnspannung erzeugender Generatorkreis ist, wobei Amplitude und Frequenz des durch die durch den Generatorkreis definierte Sägezahnspannung gespeisten Triggerkreises an die Ansteuerungsbedfn- -'» gungen des elektronischen Schalters, unabhängig vom Generatorkreis, angepaßt sind und wobei der Generatorkreis in den Löschphasen der Schaltröhre aus einem Generatorkreiskondensator einen Speicherkondensator des Triggerkreises beauf- -'^ schlagt, welcher die Zündspannung für eine mit der Steuerelektrode des als Thyristor ausgebildeten elektronischen Schalters verbundene Triggerdiode liefert, nach Patent 23 08 524.7, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorkreiskonden- »· sator (Cz) als kapazitiver Spannungsteiler mit zwei Kondensatoren (C₃', C₃") ausgebildet ist.

   Die Erfindung betrifft einen optisch wirkenden Flammenwächter mit einer UV-emp^findlichen Schaltröhre, die bei UV-Bestrahlung einen ein Flammenwächterrelais steuernden Glimmstrom führt, insbeson- ■"' dere zur Überwachung von öl- oder Gasbrennerflammen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

   Zur kontinuierlichen, selbsttätigen Überwachung von öl- und Gasbrennerflammen werden in immer stärkerem Maße UV-empfindliche Schaltröhren eingesetzt. ^l> Optische Flammenwächter dieser Art registrieren die von der Flamme ausgehende, im ultravioletten Spektralbereich erzeugte Strahlung. Dies hat den Vorteil, daß derartige Flammenwächter weder durch die Strahlung eventuell glühender Ofenausmauerungen noch durch '">" Fremdlicht in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können, weil derartige Strahlungsquellen im ultravioletten Spektralbereich praktisch keine Lichtenergie emittieren, so daß die UV-Röhre ausschließlich auf das Brennen der öl- oder Gasbrennerflamme selbst ¹^ anspricht. Trifft bei in selbstlöschender Schaltung betriebenen Flammenwächtern dieser Art ein Photon mit ausreichender Energie, nämlich ein UV-Photon, auf die Kathode der UV-Röhre auf, so wird unter der Voraussetzung, daß die an die Röhre angelegte ^b0 Spannung über der statischen Zündspannung der Röhre liegt, ein Elektron freigegeben, wodurch eine Entladung gezündet wird, welche die Röhre leitend macht. Sobald der Momentanwert der Röhrenspannung unter die Brennspannung fällt, wird die Entladung wieder ^br> gelöscht. Eine Wiederzündung der Röhre während der darauffolgenden Periode hängt von der UV-Intensität ab. mit welcher die Röhre beaufschlaet wird.

   Eine Gefahrenquelle liegt bei der Verwendung derartiger UV-Röhren zur Flammüberwachung darin, daß UV-Röhren dieser Art auch ohne Einwirkung von UV-Strahlung bei unterschiedlich hoher Spannung selbsttätig durchzünden. Die Höhe dieser sogenannten Selbstzündspannung, bei welcher die Röhre also auch ohne UV-Einstrahlung das Hindurchfließen eines Stromes ermöglicht, ändert sich im Laufe der Betriebszeit der Röhre, so daß insbesondere gegen Ende der Lebensdauer der Röhre die Gefahr besteht, daß der Flammenwächter eine nicht vorhandene Flamme meldet

   Um dem Nachteil der bis dahin bekannten Flammenwächter zu begegnen, daß prinzipiell bei langer Betriebsdauer eine fehlerhafte Flammenanzeige nicht ausgeschlossen werden kann, ist durch das Hauptpatent 23 08 524.7 bereits ein Flammenwächter der eingangs genannten Gattung geschaffen worden, bei dem selbst bei brennender Flamme das Flammenwächterrelais abfällt, sobald die UV-Röhre infolge von Aherungserscheinungen oder dergleichen einen bestimmten sicheren Betriebszustand unterschreitet, wobei außerdem sichergestellt ist, daß beim Ausfall eines beliebigen Bauelementes des Flammenwächters das Relais abfällt, so daß der Flammenwächter unter allen· denkbaren Betriebszuständen immer auf der »sicheren« Seite arbeitet. Tritt bei diesem bekannten Flammenwächter aufgrund der Alterung der UV-Schaltröhre im Betrieb eine Erhöhung der Frequenz des Generatorkreises auf, so verringert sich die Frequenz des Triggerkreises dadurch, daß zur Ladung des Speicherkondensators eine längere Zeit benötigt wird. Diese Verringerung der Frequenz des Triggerkreises führt letztendlich dazu, daß das Flammenwächterrelais auch bei Vorhandensein einer Flamme nicht mehr im angezogenen Zustand gehalten werden kann. Auch während des Betriebes bei Unterschreiten eines sicheren Mindestzustandes der UV-Schaltröhre, verursacht durch Alterung oder dergleichen, wird also die Anlage abgeschaltet, obwohl noch eine Flamme vorhanden ist.

   Der Flammenwächter nach dem Hauptpatent hat sich im Prinzip durchaus bewährt. Allerdings hat es sich für manche Anwendungsfälle als ungünstig erwiesen, daß der Generatorkreis infolge des bei dem Flammenwächter nach dem Hauptpatent vorgesehenen festen Generatorkreiskondensators nicht optimal genau an die Charakteristiken des Triggerkreises angepaßt werden kann, so daß sich die Thyristoransteuerung nicht unter allen Betriebsbedingungen optimal abstimmen läßt, wobei insbesondere bei während des Betriebes des Flammenwächters sich ändernder Triggerkreischarakteristik keine Nachstimmung möglich ist.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Flammenwächter nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß eine genaue Anpassung der Kenndaten der UV-Schaltröhre an den Triggerkreis, welcher den Thyristor ansteuert, ermöglicht wird.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Kennzeichen des Patentanspruches genannte Merkmal gelöst.

   Dadurch, daß anstelle des einzelnen Generatorkreiskondensators beim Flammenwächter nach dem Hauptpatent bei der Erfindung als Generatorkreiskondensator ein kapazitiver Spannungsteiler vorgesehen ist, der gleichzeitig frequenzbestimmender Kondensator der durch den Generatorkreis erzeugten Sägezahnspannung ist, lassen sich die Kenndaten der UV-Schaltröhre an den Triggerkreis, welcher den Thyristor ansteuert,